## Kajian Kelayakan Potensi Energi Angin Untuk Dimanfaatkan Menjadi Energi Listrik Disekitaran Legok - Kota Jambi

## Leily. W. Johar
Jurusan Teknik Listrik, Fakultas Teknik, Universitas Batanghari
* Corresponding author, e-mail: leily_johar@yahoo.com

## Abstrak
Energi  listrik  adalah  salah  satu  kebutuhan  yang  tidak  dapat  terlepas  dari  kehidupan  manusia  pada umumnya.  Permintaanya  akan  energi  listrik  dari  waktu  ke  waktu  semakin  meningkat,  untuk  itu  sumber energi  terbarukan  yang  tak  terbatas  ketersediaannya  di  alam  perlu  dikembangkan  untuk  memenuhi kebutuhan energi listrik. Di kota Jambi dan sekitarnya, Keadaan wilayah diliputi seputaran aliran sungai batanghari dan kondisi lapangan yang luas, bebas dari penghalang angin baik pohon- pohon dan gedung- gedung  untuk  itu  pada  kondisi  ini  dipersyaratkan  dapat  dilakukan  kajian  -  kajian  penelitian  lebih mendalam  pembangkit  listrik  tenaga  angin,  dengan  menggunakan  data  kecepatan  angin  pada  suatu ketinggian  tertentu    memungkinkan  didapatkannya  ketersediaannya  energi  listrik.  Pada  Penelitian  ini lokasi  untuk  mengetahui  parameter  energi  angin  adalah  di    kota  Jambi  dengan  posisi  geografis  pada koordinat  1.59,103.600219,  penelitian  ini  menggunakan  metode  survey  eksploratif  dengan  melakukan pengukuran  langsung  di  lapangan,  penelitian  ini  bertujuan  mengetahui  potensi  energi  angin  yang  dapat dikonversikan  menjadi  energi  listrik,  seberapa  layak  kondisi  kecepatan  angin  di  kawasan  kota  Jambi untuk  dimanfaatkan  menjadi  energi  listrik.  Dari  data  yang  didapat    Kecepatan  angin  rata-rata  dalam setahun  menggunakan  data  primer  pada  ketinggian  2  meter  dari  pinggiran  sungai  batanghari  adalah sebesar  2,45  m/s  dan  besar  daya  efektif  maksimum  yang  dihasilkan  kincir  angin  dengan  asumsi  luas penampang  4  m 2 adalah  374,68  Watt  yang  terjadi  pada  bulan  juli,  bila  diaplikasikan  pada  spesifikasi Micro Wind Turbine Z - 400W[5] dapat menghasilkan energi listrik, namun kapasitas energi listrik yang dihasilkan sangat kecil.
Kata Kunci :

## Abstract
Electrical energy is one of the needs that can not be separated from human life in general. The demand for  electrical  energy  over  time  is  increasing,  for  which  an  unlimited  source  of  renewable  energy availability  in  nature  needs  to  be  developed  to  meet  the  needs  of  electrical  energy. In  the  city  of  Jambi and  its  surroundings,  the  state  of  the  territory  is  covered  by  a  stream  of  batanghari  river  flow  and extensive  field  conditions,  free  from  the  wind  barriers  both  the  trees  and  buildings  for  which  this condition is required to undertake more in-depth research studies of  wind power, using wind speed data at a certain height allows for the availability of electrical energy. In this study the location to determine the  parameters  of  wind  energy  is  in  the  city  of  Jambi  with  geographic  position  at  coordinates 1.59,103,600-219,  this  study  uses  explorative  survey  method  by  conducting  direct  measurement  in  the field,  this  study  aims  to  determine  the  potential  of  wind  energy  that  can  be  converted  into  electrical energy, how decent wind speed conditions in the city of Jambi to be utilized into electrical energy. From the data obtained, the average wind speed in a year using primary data at 2 meters from the batanghari river edge is 2.45 m /  s and the maximum effective power produced by the  windmill  assuming the 4 m2 cross-sectional  area  is  374.68  Watt  which  occurs  in  July,  when  applied  to  the  Micro  Wind  Turbine  Z  - 400W [5] specification can generate electrical energy, but the resulting electrical energy capacity is very small.
Keywords : DRV 11873, Speed (RPM), PWM duty cycle

## 1. PENDAHULUAN
Krisis  energi  listrik  global  disebabkan  oleh peningkatan  bertahap  pada  populasi  dunia sudah  tidak  dapat  dihindari  lagi,  untuk  itu
kebutuhan  untuk  produksi  energi  listrik  telah menghasilkan banyak minat pada sumber energi terbarukan. Energi  angin  merupakan  salah  satu sumber  energi  terbarukan  dan  masih  sedikit pemanfaatannya  di  Indonesia.  Pemanfaatan
energi  angin  sebagai  sumber  energi  terbarukan adalah  suatu  usaha  menjawab  masalah  atas terjadinya perubahan lingkungan dan alam juga salah  satu  usaha  konservasi  dari  sumber  energi konvensional.  Sebagai  contoh,  berdasarkan laporan AWEA di  Amerika  untuk  pembangkit daya  angin  750  KW  dengan  kecepatan  angin 5.76  m/s  ketinggian  10  m  yang  beroperasi selama  setahun  mampu  mengurangi  emisi  gas- gas  berbahaya  antara  lain  1179  ton  CO2;  6,9 ton  SO2  dan  4,3  ton  NO2  atas  penggunaan BBM.[1]. Indonesia sebagai negara yang berada di  ekuator,  potensi  dari  PLTB  memang  tidak terlalu  besar.  Beberapa  daerah  di  Indonesia, misal NTB dan NTT, yang mempunyai potensi bagus.  Sebagian  besar  daerah  di  Indonesia mempunyai  kecepatan  angin  rata-rata  sekitar  4 m/s, kecuali dua propinsi tersebut. PLTB cocok dikembangkan  di  Indonesia  adalah  pembangkit dengan kapasitas dibawah 100 KW[2].
Kebutuhan   akan   energi,  khususnya energi listrik  di  Indonesia  makin  berkembang  menjadi bagian  tak  terpisahkan  dari  kebutuhan  hidup masyarakat sehari-hari, maka diperlukan sebuah sumber  energi  baru  yang  mampu  memenuhi kebutuhan listrik yang semakin besar. Untuk itu perlu  adanya  sumber  energi  alternatif  yang berpotensi membangkitkan listrik dengan proses yang ramah lingkungan. Untuk mengatasi  pemenuhan  kebutuhan  listrik,  Angin sebagai  sumber  yang  tersedia  di  alam  dapat dimanfaatkan  sebagai  salah  satu  sumber  energi listrik.  Angin  merupakan  sumber  energi  yang tak  ada  habisnya  sehingga  pemanfaatan  sistem konversi  energi  angin  akan  berdampak  positif terhadap lingkungan.
Pemilihan  kota  jambi  dikarenakan  pusat dari pemerintahan provinsi Jambi selain itu kota jambi  juga  terletak  di  pinggiran  aliran  sungai batanghari,  dimana  masyarakat  yang  bertempat tinggal pada pinggiran sungai banyak menggantungkan hidupnya dengan
berwirausaha  keramba  ikan,  potensi  dampak negatif  akibat  krisis  energi  sangat  mengganggu aktifitas diberbagai bidang sehingga berdampak buruk pada perekonomian hasil yang diharapkan.
Keadaan  wilayah  yang  diliputi  seputaran aliran  sungai  batanghari  dan  kondisi  lapangan yang  luas,  bebas  dari  penghalang  angin  baik pohon-  pohon  dan  gedung-gedung  untuk  itu pada kondisi ini dipersyaratkan dapat dilakukan kajian  -  kajian  penelitian  lebih  mendalam
dengan  menggunakan  data  kecepatan  angin pada suatu ketinggian tertentu yang memungkinkan  didapatnya  data  kecepatan angin  yang  lebih  tinggi  serta  menggunakan turbin  dengan  spesifikasi  yang  merujuk  pada keadaan  angin  di  sekitar  objek  yang  berpotensi angin.  gambar  1  dibawah  menunjukan  kondisi daerah  penelitian  yang  bertempat  di  legok  , telanaipura  kota  jambi  dengan  koordinat  - 1.59,103.600219.

## Gambar 1. lokasi penelitian
Pada  penelitian  ini  dilakukan  kajian tentang  potensi  angin  pada  daerah  pinggiran sungai  batanghari  dimana  pada  penelitian  ini dilakukan pengukuran lapangan tentang keadaan  kecepatan  angin  dan    direncanakan perancangan  PLTB  dengan  spesifikasi  yang cocok  untuk  kondisi  angin  yang  ada,  sehingga akan  menghasilkan  energi  listrik  yang  lebih optimal.  Untuk  mengatasi  masalah  penggunaan PLTB  yang  ketersediaannya  rendah  juga  dapat dioperasikan  secara  paralel  dengan  pembangkit listrik  lainnya,  pembangkit  listrik  lainnya  bisa berbasis SEA atau pembangkit konvensional.

## 2. TINJAUAN PUSTAKA
Angin  terjadi  karena  adanya  perbedaan suhu  antara  udara  panas  dan  udara  dingin  yang menyebabkan terjadinya suatu perputaran udara berupa perpindahan udara. Di daerah khatulistiwa, udaranya menjadi panas mengembang  dan  menjadi  ringan,  naik  keatas dan  bergerak  ke  daerah  yang  lebih  dingin. sebaliknya  daerah  kutub  yang  dingin,  udaranya menjadi  dingin  dan  turun  ke  bawah.  Sehingga terjadilah  suatu  perputaran  udara  berupa perpindahan  udara  dari  kutub  utara  ke  garis khatulistiwa  menyusuri  permukaan  bumi  dan
sebaliknya  suatu  perpindahan  udara  dari  garis katulistiwa  kembali  ke  kutub  utara,  melalui lapisan udara yang lebih tinggi.[6]
Gambar 2. Skema terjadinya angin[1]
Sebagaimana  diketahui  menurut  fisika klasik  energi  kinetik  dari  sebuah  benda  dengan massa (m) dan kecepatan (v) adalah :
E = 0,5 m.v 2 .................................... (1)
dengan  ketentuan,  kecepatan  (v)  tidak mendekati kecepatan cahaya. Rumus itu berlaku juga  untuk  angin,  yang  merupakan  udara  yang bergerak.
Untuk  keperluan  praktis  sering  dipakai rumus pendekatan berikut:
P = k.A.v 3 ........................................ (2) dimana :
P = daya (kW);
k = suatu konstanta (1,37.10 -5 );
A = luas sudu kipas (m 2 ); v = kecepatan angin (km/jam).
pada  persamaan  (2)  besaran  k  dan  A sebagai  konstanta,  pada  prinsipnya  besaran  k mewakili  suatu  faktor  seperti  geseran  dan efesiensi  sistem  yang  juga  bergantung  pada kecepatan  angin  (v),  luas  penampangsudu  (A) bergantung  dari  bentuk  sudu  yang  dapat diprediksi.  Untuk  mendapatkan  daya  efektif dari  angin  yang  mungkin  dihasilkan  dari  suatu kincir angin adalah:
Ea = 0,5.C.ρ.A.v 3 ............................ (3)
dimana : Ea = Daya efektif yang dihasilkan kincir angin (watt) C  = Konstanta Bets yaitu konstanta
harganya 16/27 (59,3%) - batas Betz A  = Luas sapuan Rotor  (dianggap 1 m 2 ) v   = Kecepatan angin (m/dt) ρ  = Kerapatan Udara diformulasikan sebagai berikut : ρ = P/(R.T)  ...................................... (4) dimana :
ρ = kerapatan udara (kg/m 3 ) P = tekanan udara (pascal) R = Konstanta gas 287,05J/Kg.K
T = Temperatur (Kelvin) selanjutnya  konversi  energi  angin  menjadi energi listrik dapat menggunakan formula :
(P syst /A) = 0,1454. v 3 (watt/m 2 ) ........ (5)
Selain  dari  data  yang  ditunjukan  gambar sebelumnya,  penentuan  kecepatan  angin  suatu daerah dapat juga dilakukan
dengan menggunakan metode probalistik
distribusi  Weibull  dalam  mengolah  kumpulan data  hasil  survey  seperti  yang  diperlihatkan pada gambar 3 dibawah.
Gambar 3. Karakteristik  Angin[4]
Karakteristik  angin  pada  kondisi  tertentu  harus dapat  dilakukan  pengukuran  secara  berkala untuk  didapat  kecepatan  rata  -  rata  angin, sehingga daya mekanik dari turbin angin seperti ditunjukan gambar 4 dibawah dapat dioptimalkan.
Gambar 4 . Karakteristik Kerja Daya Mekanik Turbin Angin[4]
Angin  dapat  bergerak  secara horizontal maupun  vertikal  dengan  kecepatan  yang dinamis dan fluktuatif. Pergerakan angin secara horizontal  dinamakan  adveksi,  sedangkan pergerakan secara vertikal dinamakan konveksi. Dalam  pemanfaatan  energi  angin  diperlukan data  atau  informasi  mengenai  potensi  energi angin aktual yang tersedia di lokasi pemasangan dan  pemanfaatan  sesuai  kebutuhan  di  lokasi tersebut.

## 3. METODOLOGI
Pada Penelitian ini lokasi untuk mengetahui  parameter  energi  angin  adalah  di kota  Jambi  dengan  posisi  geografis  pada koordinat 1.59,103.600219.
Penelitian ini menggunakan metode survey eksploratif  dengan  melakukan  pengukuran langsung di lapangan, berdasarkan penelitian ini yaitu  mengetahui  potensi  energi  angin  yang dapat  dikonversikan  menjadi  energi  listrik, seberapa  layak  kondisi  kecepatan  angin  di kawasan  kota  Jambi  untuk  dimanfaatkan menjadi  energi  listrik,  dengan  mengolah  data kecepatan  angin  rata-rata,  sehingga  dapat diketahui seberapa layak potensi energi angin di kawasan  kota  Jambi  khususnya  legok  untuk dikonversikan  menjadi  energi  listrik  yang dihasilkan selama setahun dengan acuan potensi angin  berdasarkan  kecepatan  angin  di  lokasi penelitian.  Gambar  5  dibawah  menjelaskan flowchart dari penelitian.
MULAI DATA KECEPATAN ANGIN DATA TEKANAN UDARA TEMPERATUR OBSERVASI LAPANGAN DILOKASI PENELITIAN POTENSI KUAT ARAH ANGIN PERHITUNGAN ENERGI LISTRIK YANG DIHASILKAN KINCIR ANGIN SELESAI

## Gambar 5.flowchart penelitian

## 4. HASIL ANALISA PERCOBAAN
4.1. Kecepatan Rata-Rata Tiap Bulan Dalam Setahun
Untuk  mendapatkan  kecepatan  angin  di lokasi  penelitian  dilakukan  pengukuran  tiap bulan menggunakan alat ukur wind speed dg81, dengan  ketinggian  2  meter  dari  pinggiran  area sungai  batanghari.  Dari  data  hasil  pengukuran kecepatan angin tiap bulan dalam setahun dapat dilihat dari tabel. 1. dibawah.
Tabel  1. Data  kecepatan  angin  rata-rata setahun
NO DATA KECEPATAN ANGIN Bulan Kecepatan (m/s) Arah 1 Jan 1,4 Timur 2 Feb 1,4 Barat 3 Mar 4,6 Barat Laut 4 Apr 1,5 Barat 5 Mei 2,6 Tenggara
6 Jun 2,6 Barat Daya 7 Jul 6,5 Selatan 8 Agust 0,7 Barat 9 Sept 1,6 Barat 10 Okt 2,7 Tenggara 11 Nov 2,2 Barat 12 Des 1,7 Barat
Dari  Tabel  diatas,  distribusi  angin  baik  arah maupun  kecepatan  dapat  dihitung  dengan
menggunakan software WRPLOT View berbasis Windows yang memunculkan
perhitungan  wind  rose  dengan  tampilan  grafis yang  menggambarkan  variable  meteorologi untuk  rentang  waktu  dan  tanggal  sesuai kebutuhan pengguna.
Wind rose
menggambarkan  frekuensi  kejadian  angin  pada tiap arah mata angin dan kelas kecepatan angin pada  lokasi  dan  waktu  tertentu,  perhitungan wind  rose  tidak  selalu  mewakili  pergerakan  riil angin  di  wilayah  tersebut.  Grafik  frekuensi distribusi  arah  dan  kecepatan  angin  dibuat dengan menggunakan software WRPLOT View seperti gambar 6. dibawah
Gambar 6. Data Angin Manggunakan Software

## WRPlot
Wind  rose dapat  pula  digunakan  untuk menampilkan  grafik  dari  kecenderungan  arah pergerakan angin pada suatu wilayah. frekuensi
distribusi  dari  data  lapangan  seperti  ditunjukan gambar 7 dibawah.
Gambar 7. Grafik Data Angin Manggunakan

## Software WRPlot

## 4.2. Perhitungan Daya Efektif yang dihasilkan Kincir Angin
Untuk  mencari  Daya  efektif  (Ea)  yang diambil  turbin  angin  yang  terletak  dalam  aliran angin  dapat  ditentukan  dengan  menggunakan persamaan  (3).  Parameter  -  parameter  dalam melakukan  perhitungan  daya  efektif  adalah dengan mendapatkan besaran dari data temperatur  dan  tekanan  udara  di  lokasi penelitian, adapun besar tekanan dan temperatur rata-  rata  setiap  bulannya  selama  setahun diperlihatkan pada tabel 2 dibawah.
Tabel  2. Tekanan dan Temperatur setiap bulan selama setahun
BULAN ARAH ANGIN DAYA EFEKTIF (watt) YANG DIHASILKAN KINCIR ANGIN (Ea) JAN Timur 3,711214052 FEB Barat 3,783337796 MARET barat laut 130,9973517 APRIL Barat 4,633505112 MEI tenggara 23,81324083
JUNI barat daya 23,99569851 JULI selatan 374,6844819 AGUSTUS Barat 0,47027805 SEPTEMBER Barat 5,610375849 OKTOBER tenggara 26,84474805 NOVEMBER Barat 14,49392623 DESEMBER Barat 6,762789101
Adapun besar daya  efektif setiap bulannya berdasarkan arah angin diperlihatkan pada tabel 3.  dibawah  dimana  besar  penampang  kincir angin diasumsikan 4 m 2 .
Tabel  3. Hasil  perhitungan  Daya  Efektif yang dihasilkan kincir angin selama setahun
BULAN ARAH ANGIN DAYA EFEKTIF (watt) YANG DIHASILKAN KINCIR ANGIN (Ea) JANUARI Timur 3,711214052 FEBRUARI Barat 3,783337796 MARET barat laut 130,9973517 APRIL Barat 4,633505112 MEI tenggara 23,81324083 JUNI barat daya 23,99569851 JULI Selatan 374,6844819 AGUSTUS Barat 0,47027805 SEPTEMBER  Barat 5,610375849 OKTOBER tenggara 26,84474805 NOVEMBER  Barat 14,49392623 DESEMBER Barat 6,762789101
Dari  tabel  3  diatas  dapat  dijelaskan  besar energi  listrik  yang  dihasilkan  selama  setahun terjadi  pada  bulan  juli  yaitu  sebesar  374,  684 watt  dengan  kuat  arah  angin  menuju  selatan. Gambar  8  dibawah  menjelaskan  rata-rata  besar daya efektif yang dihasilkan selama setahun.
Gambar 8. Rata-rata Besar Daya Efektif yang

## Dihasilkan Selama Setahun

## 5. SIMPULAN
Berdasarkan  analisa  dari  hasil  survey eksploratif  dan  perhitungan  data  primer kecepatan  angin  dilapangan  dapat  diambil beberapa kesimpulan sebagai berikut :
1. Kecepatan  angin  rata-rata  dalam  setahun menggunakan  data  primer  pada  ketinggian diatas  2  meter  adalah  sebesar  2,45  m/s dimana  kecepatan  angin    tersebut  masuk dalam  kategori  angin  kelas  3  (tiga)  yang masih dapat dimanfaatkan potensinya.
2. Dari  data  kecepatan  angin  selama  setahun daya  efektif  yang  dihasilkan  kincir  angin dengan  asumsi  luas  penampang  4  m 2 ,  besar daya  efektif  maksimum  adalah  374,68  Watt yang terjadi pada bulan juli
3. Dari  data  kecepatan  angin  yang  diperoleh selama  setahun  bila  diaplikasikan  pada spesifikasi  Micro  Wind  Turbine  Z  - 400W[5],  dapat  menghasilkan  energi  listrik, namun kapasitas energi listrik yang dihasilkan kecil, maka konversi energi angin menjadi  energi  listrik  tersebut  masuk  di dalam  kelompok  I  standar  angin  Indonesia, sehingga  potensi  anginnya  kurang  baik untuk didaya gunakan.

## DAFTAR PUSTAKA
[1] Abdul Kadir, Energi Sumber Daya, Inovasi, Tenaga Listrik Dan Potensi Ekonomi, Edisi Ke dua  tahun  1995,Penerbit  Universitas  Indonesia, Jakarta.
[2] Douglas  C.Giancoli, Physics  For Scientists And Enginers, Second Edition   1988
[3]Pembangkit Listrik Tenaga Angin .
http://www.kincirangin.info , (diakses 10 Mei 2013, pukul 10:24 WIB)
[4] Kadek fendy sutrisno, (2011),  prinsip kerja pembangkit listrik tenaga angin dan
perkembangannya di
dunia, https://indone5ia.wordpress.com (diakses  21 Mei 2017, pukul 1:30 WIB).
[5]  Indotrading,  wind  power  400  watt
Horizontal-Pembangkit Listrik Tenaga Angin,tersedia:https://www.indotrading.  com, (diakses 06 januari 2017, pukul 10:00 WIB)
[6]Y.Daryanto,. Kajian  Potensi  Angin Untuk Pembangkit  Listrik  Tenaga  Bayu ,  Yogyakarta, Balai PPTAGG.